В России создали оптоволокно для фотонных компьютеров будущего

Учёные изготовили волноводы из нанокристаллов фосфида галлия и разветвитель

Группа учёных из Москвы и Санкт-Петербурга исследовала оптические свойства нанопроволок фосфида галлия и показала, что из этих кристаллов можно делать сложные оптические элементы для интегральных схем компьютеров будущего. Работа опубликована в научном журнале Small. Об этом рассказала пресс-служба МФТИ. 

Учёные изготовили волноводы из нанокристаллов фосфида галлия, определили минимальный допустимый диаметр, при котором они будут передавать свет, и создали из двух кристаллов разветвитель. 

Для эксперимента вырастили на кремниевой подложке нитевидные нанокристаллы фосфида галлия разных диаметров. Такие «нити» можно использовать в качестве волновода — канала передающего свет, по сути простейшего оптического элемента. 

В первой части эксперимента физики исследовали влияние диаметра волновода на его светопроводящие свойства. Затем учёные более детально исследовали пропускающие способности волновода. В последней части работы исследователи создали ещё один элемент оптической схемы — разветвитель. Они изогнули две нанопроволоки и соединили друг с другом в форме буквы «X». Соединяя несколько таких нанопроволок друг с другом, можно создавать более сложные оптические элементы, необходимые для оптических схем.

Стоит отметить, что эластичность и сохранение изгиба на подложке — уникальная характеристика нанокристаллов фосфида галлия. Учёные показали, что даже при сильном изгибе материал не разрушается, сохраняет форму и пропускает свет.

В ходе экспериментов материал продемонстрировал отличные оптические характеристики: низкие потери, пропускание видимого и инфракрасного света. Из механических характеристик выделяется эластичность. Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ показали, что на его основе можно создавать не только простейшие волноводы, но и фильтры, резонаторы и сложные элементы для оптических микросхем. 

Алексей Большаков, заведующий лабораторией функциональных наноматериалов МФТИ рассказал:

Мы показываем, что, используя нитевидные нанокристаллы, можно делать волноводы размером 100 нанометров — это важный шаг по снижению размеров оптических элементов. Меняя геометрию кристаллов, можно фильтровать свет, который передаёт волновод, а варьируя их химический состав, можно создавать и наноразмерные источники света для систем на чипе.